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ColibriUAV : Le futur de la technologie des drones

ColibriUAV améliore les performances des drones avec des caméras avancées et un traitement efficace.

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Les drones deviennent de plus en plus populaires pour plein d’utilisations, surtout dans des endroits où il faut prendre des décisions rapides. Pour bien fonctionner, les drones doivent voir et comprendre leur environnement. Ça demande un traitement rapide des infos et une utilisation efficace de l'énergie. Une nouvelle plateforme de drone appelée ColibriUAV est conçue pour améliorer la perception des drones grâce à des caméras spécialisées et des puces de traitement avancées.

Qu'est-ce que ColibriUAV ?

ColibriUAV est un drone sans pilote qui combine deux types de caméras : une qui capture des images classiques et une autre qui enregistre les changements dans l'environnement à toute vitesse. L'avantage de cette config, c'est que ça permet au drone de réagir plus vite à ce qu'il voit, ce qui est top pour des tâches comme éviter des obstacles et naviguer dans des zones complexes.

Le besoin de temps de réponse plus rapides

Les drones font plein de trucs, de la simple photo à des tâches plus complexes comme la cartographie ou la livraison de colis. Pouvoir réagir rapidement aux conditions changeantes est nécessaire pour toutes ces activités. Les caméras traditionnelles peuvent être lentes parce qu'elles capturent et traitent beaucoup d'infos en même temps, ce qui peut retarder la prise de décision. ColibriUAV utilise une technologie avancée pour réduire ce délai de manière significative.

Comment fonctionne ColibriUAV

Caméras

ColibriUAV utilise deux caméras : une caméra RGB standard pour les images normales et une caméra basée sur des événements qui détecte les changements dans l'environnement. Cette dernière est conçue pour remarquer les variations de luminosité au niveau des pixels, ce qui signifie qu'elle crée des images uniquement sur la base des changements significatifs, plutôt que de tout capturer d'un coup.

Puissance de traitement

Au cœur de ColibriUAV se trouve une puce de traitement nommée Kraken. Cette puce est conçue pour gérer efficacement les données des deux types de caméras. Elle a des fonctionnalités spéciales qui lui permettent d'analyser rapidement les images, d'identifier des obstacles et de décider comment naviguer. Comme Kraken est spécifiquement faite pour ce genre de travail, elle peut faire tout ça avec très peu d'énergie, ce qui est idéal pour des petits drones avec des ressources énergétiques limitées.

Avantages des caméras basées sur des événements

Les caméras basées sur des événements ont plusieurs avantages par rapport aux caméras traditionnelles. Elles produisent beaucoup moins de données vu qu'elles envoient des infos uniquement quand quelque chose change, ce qui permet des temps de traitement plus rapides. Ça veut dire que le drone peut réagir plus vite aux objets en mouvement ou aux changements de luminosité. La technologie imite la vision humaine, répondant uniquement aux changements importants au lieu de submerger le système avec des infos inutiles.

Efficacité énergétique

Un des aspects les plus importants de la plateforme ColibriUAV, c'est son efficacité énergétique. Les drones ont souvent une autonomie limitée, donc utiliser l'énergie intelligemment est essentiel. ColibriUAV est conçu pour fonctionner à des niveaux de puissance très bas tout en accomplissant des tâches complexes. La combinaison de la puce Kraken et de la caméra basée sur des événements permet de fonctionner avec moins d'énergie qu'un drone traditionnel.

Metrics de performance

ColibriUAV a des statistiques de performance impressionnantes. En utilisant la caméra basée sur des événements, il peut traiter 7200 images d'événements par seconde tout en consommant une petite quantité d'énergie. Cette efficacité est un net progrès par rapport à d'autres méthodes qui pourraient prendre plusieurs fois plus de temps et consommer beaucoup plus d'énergie pour lire les données.

Latence et consommation d'énergie

Quand on examine à quel point ColibriUAV peut réagir vite aux données entrantes, la latence est un facteur crucial. La latence décrit le temps nécessaire entre la réception des données et la prise de décision. ColibriUAV a montré une latence de boucle fermée de seulement 163 millisecondes depuis le moment où il reçoit les données d'image jusqu'à contrôler les mouvements du drone. Cette rapidité est essentielle pour une navigation agile, surtout dans des environnements délicats.

Comparaison avec les drones traditionnels

La plupart des drones traditionnels utilisent des connexions USB pour transférer les données des caméras, ce qui peut ralentir considérablement les temps de traitement. En revanche, ColibriUAV utilise une méthode de communication plus avancée qui permet un transfert de données plus rapide. Cette différence technologique rend ColibriUAV beaucoup plus efficace pour les applications en temps réel.

Applications dans le monde réel

Le design et les capacités de ColibriUAV ouvrent la porte à plusieurs applications pratiques.

Navigation autonome

Les drones équipés de cette technologie peuvent naviguer à travers des environnements complexes sans intervention humaine. Ils peuvent éviter des obstacles, suivre des cibles en mouvement et estimer des vitesses, ce qui est super utile en intervention d'urgence, dans les opérations de recherche et de sauvetage, et en logistique.

Surveillance et monitoring

ColibriUAV peut aussi être utilisé pour surveiller des activités en temps réel, ce qui en fait un outil précieux pour des raisons de sécurité ou pour observer la faune sans la déranger. Sa capacité à traiter des images rapidement lui permet de s'adapter aux conditions changeantes à la volée.

Directions futures

Les développeurs de ColibriUAV prévoient de continuer à améliorer ses capacités. Les futures améliorations comprennent l'augmentation de l'efficacité de sa technologie d'économie de ressources et l'intégration d'algorithmes avancés pour des tâches plus complexes. Ces améliorations pourraient mener à une navigation encore plus rapide, un meilleur suivi et une performance globale améliorée dans divers environnements.

Conclusion

ColibriUAV représente un bond en avant significatif dans la technologie des drones. En utilisant à la fois des caméras traditionnelles et basées sur des événements, combinées avec une puce de traitement puissante, il réalise un traitement de données ultra-rapide et une faible consommation d'énergie. Ces caractéristiques en font un candidat idéal pour une variété d'applications nécessitant rapidité de réponse et efficacité. À mesure que la technologie continue d'évoluer, des drones comme ColibriUAV joueront probablement un rôle de plus en plus important dans notre vie quotidienne, allant de la livraison de colis à la sécurité en situations d'urgence.

Source originale

Titre: ColibriUAV: An Ultra-Fast, Energy-Efficient Neuromorphic Edge Processing UAV-Platform with Event-Based and Frame-Based Cameras

Résumé: The interest in dynamic vision sensor (DVS)-powered unmanned aerial vehicles (UAV) is raising, especially due to the microsecond-level reaction time of the bio-inspired event sensor, which increases robustness and reduces latency of the perception tasks compared to a RGB camera. This work presents ColibriUAV, a UAV platform with both frame-based and event-based cameras interfaces for efficient perception and near-sensor processing. The proposed platform is designed around Kraken, a novel low-power RISC-V System on Chip with two hardware accelerators targeting spiking neural networks and deep ternary neural networks.Kraken is capable of efficiently processing both event data from a DVS camera and frame data from an RGB camera. A key feature of Kraken is its integrated, dedicated interface with a DVS camera. This paper benchmarks the end-to-end latency and power efficiency of the neuromorphic and event-based UAV subsystem, demonstrating state-of-the-art event data with a throughput of 7200 frames of events per second and a power consumption of 10.7 \si{\milli\watt}, which is over 6.6 times faster and a hundred times less power-consuming than the widely-used data reading approach through the USB interface. The overall sensing and processing power consumption is below 50 mW, achieving latency in the milliseconds range, making the platform suitable for low-latency autonomous nano-drones as well.

Auteurs: Sizhen Bian, Lukas Schulthess, Georg Rutishauser, Alfio Di Mauro, Luca Benini, Michele Magno

Dernière mise à jour: 2023-05-27 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2305.18371

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.18371

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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